Este examen de física contiene 6 preguntas con varias partes cada una sobre temas de electricidad y circuitos eléctricos. La primera pregunta determina la carga en una bola de corcho suspendida en un campo eléctrico. La segunda pregunta analiza el campo eléctrico creado por un cilindro dieléctrico y un cascarón conductor. La tercera pregunta determina donde es cero el campo eléctrico entre dos cargas positivas y si también es cero el potencial. La cuarta pregunta calcula el potencial

1. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL
INSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS
II TÉRMINO 2009-2010
I EVALUACIÓN DE
FÍSICA C
Nombre: _________________________________________ Paralelo: ____
PREGUNTA 1 (6 PUNTOS)
Una bola de corcho cargada de masa
m = 1.00 g está suspendida en una cuerda
ligera en presencia de un campo eléctrico
uniforme, como se muestra en la figura.
Cuando E = (3.00i + 5.00j) × 105 N/C, la
bola está en equilibrio a = 37.0°. Determine
la carga (magnitud y signo) en la bola de
corcho.
1
Página

2. PREGUNTA 2 (15 PUNTOS)
Un cilindro dieléctrico de radio a y longitud L (L>>a), tiene una densidad de carga
volumétrica uniforme +.
a) Determine el valor del campo eléctrico para puntos ubicados dentro y fuera del
cilindro, esto es, para r < a, y r > a. (6 puntos)
b) El cilindro dieléctrico ahora se coloca a lo largo del eje de
un cascarón cilíndrico conductor de radio interior R1 y
radio exterior R2 y longitud L. El cilindro conductor tiene
una carga neta de valor –Q. Explique si el cascarón
conductor cargado incide en el valor del campo eléctrico
para r < a y para a < r < R1. (3 puntos)
2
Página

3. Nombre: _________________________________________ Paralelo: ____
c) Determine la densidad superficial de carga sobre la superficie conductora de radio
R1. (3 puntos)
d) Determine el valor del campo eléctrico para puntos ubicados a distancias
r > R2. (3 puntos)
PREGUNTA 3 (5 PUNTOS)
Dos cargas puntuales positivas, Q1 = 3.0 C y Q2 = 5.0 C están separadas una
distancia L = 5.0 mm.
a) Determine en qué punto, a lo largo de la línea que las une, la intensidad del campo
eléctrico es cero. (3 puntos)
3
Página

4. b) ¿El potencial eléctrico también debe ser cero en este punto? Explique (2 puntos)
PREGUNTA 4 (8 PUNTOS)
Para la configuración mostrada en la figura, determine
a) El potencial eléctrico en el punto P, ubicado a 30 cm de la carga positiva. (3 puntos)
b) El trabajo que se requiere para llevar una carga de 0.20 C desde el infinito hasta
el punto P. (2 puntos)
4
Página

5. c) ¿Cuál es la energía potencial del sistema formado por las tres cargas? (3 puntos)
PREGUNTA 5 (14 PUNTOS)
Se tienen tres capacitores de placas paralelas conectados como se
muestra en la figura, donde C2 = 20 pF y C3 = 5 pF. Las placas de
C1 tienen un área de 1000 cm2 y están separadas 10 cm. Se coloca
un dieléctrico ( = 3) que llena completamente el espacio dentro
de C3. 0 = 8.85 × 10 12 C2/(N m2).Determine:
a) La capacitancia de C1 (2 puntos)
b) La capacitancia de C3 una vez que se ha insertado el dieléctrico (1 punto)
c) La capacitancia equivalente del circuito antes de introducir el dieléctrico (3 puntos)
5
Página

6. d) La capacitancia equivalente del circuito después de introducir el
dieléctrico (3 puntos)
e) La energía total almacenada en el circuito antes y después de insertar el dieléctrico
(5 puntos)
6
Página

7. PREGUNTA 6 (12 PUNTOS)
El gráfico siguiente muestra las características corriente – voltaje (I vs. V) de dos
resistores diferentes, uno óhmico (X) y otro no óhmico (Y).
a) Determine la resistencia del resistor óhmico. (2 puntos)
Los dos resistores X e Y están conectados en
un circuito tal como se muestra en el gráfico
adjunto. La batería tiene una f.e.m. de 12 V
y una resistencia interna despreciable. El
resistor Z tiene resistencia R y la diferencia
de potencial entre los extremos de los
conductores X e Y es de 5,0 V.
b) Utilice el gráfico dado al inicio para
determinar la corriente en el
resistor Z. (4 puntos)
7
Página

8. c) Determine la resistencia R del resistor Z. (4 puntos)
d) Determine la resistencia equivalente para los resistores X e Y. (2 puntos)
8
Página